浅谈PE燃气管道施工质量管理样本.doc

PE燃气管道施工质量管理伴随中国聚乙烯压力管材生产工艺日益成熟，聚乙烯(PE)管道施工技术有了长足发展，多年来PE管在城市燃气输配等领域得到了广泛应用。因为PE管在中国使用时间不长，生产、施工、应用经验不足，检测手段缺乏，致使PE管在燃气输配系统应用过程中产生很多新问题1。本文对PE燃气管道施工质量管理进行探讨。1 PE材料性能及优缺点 性能 a. 聚乙烯是一个高结晶度聚合物，随温度改变可分为3种状态：结晶态(坚硬固体)、高弹态(橡皮状弹性体)、粘流态(粘流体)。 b. 标准尺寸比(SDR)：指公称外径和公称壁厚比值，有SDR11、SDR17.6两种系列。 c. 最小要求强度pMRS：PE80(中密度)pMRS为8.0MPa，PE100(高密度)pMRS为10.0MPa。 d.最大工作压力pMRS0.7MPa，工作温度范围为-2040。天然气pMRS值见表1。 优缺点2PE管用于燃气管道有以下优点：重量轻；含有良好耐腐蚀性能(不需要防腐)；含有良好柔韧性，施工中可随地形弯曲敷设，有一定抗震、抗沉降能力；含有良好焊接性能，连接方便快捷；可利用断气工具夹扁停气，缩小停气范围，便于快速抢修；使用寿命长，最少能够使用50年。但也含有以下不足：因为怕紫外线照射、油污腐蚀、磕碰等原因，PE管存放期通常比较短；材料强度远低于钢管，轻易受外力破坏；只能在埋地或遮挡紫外线情况下使用，严禁用于地上明装敷设；性能指标受温度影响较为显著。表1 天然气PMOP值SDR11 PE1000.7SDR11 PE800.5SDR17.6 PE1000.4SDR17.6 PE 800.32 质量管理2.1 相关标准规范 PE燃气管道应符合现行国家标准：GB 50028城镇燃气设计规范、CJJ 33城镇燃气输配工程施工及验收规范、CJJ 63聚乙烯燃气管道工程技术规程、GB 15558.1燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第1部分：管材、GB 15558.2燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第2部分：管件要求3。2.2 材料储运、使用储运过程中应避免材料划伤，不得抛摔、沿地拖拽；室内存放时应存放在通风良好、温度低于40仓库内，室外临时堆放时，必需有遮盖物，避免日晒雨淋；应放置于平整场地上，堆放高度不能超出规范要求，以免造成管材不圆度超标；远离热源，避免受到油品和化学品污染；从生产到使用存放期，管材不宜超出1年，管件不宜超出2年。使用前应查对规格、标准尺寸比(SDR11、SDR17.6)、材质等级(PE80、PE100)；检验材料表面是否有磕、碰、划伤，划伤深度不应超出管材壁厚10%，不然应予切除；检验存放时间，若超期，应重新抽样进行性能检验，合格后方可使用。2.3 人员要求PE管焊接人员应经过专业技术培训后方可上岗。操作人员应提升质量意识和安全责任意识，熟练掌握施工工艺规程，提升作业能力；要精心地使用、维护、检验施工机具；对操作过程应具体统计，发觉问题应立即纠正。 发挥工程监理作用，监理人员应认真查对操作人员资格证件及材料生产合格证，立即发觉和纠正施工人员错误操作，对于不合格或违反规范操作应立即要求整改、返工。2.4 焊接设备使用 热熔焊机关键由机架、铣刀、加热板、液压控制箱等部分组成，种类分为手动型、半自动型、全自动型。半自动型和全自动型关键区分是全自动型焊接参数可全部储存在芯片上，切换操作自动控制，并自动监控统计焊接全过程。 现有手动型热熔焊机已无法严格完成要求焊接过程，无法严格满足焊接工艺参数要求，不含有操作可反复性。现在，郑州燃气集团已淘汰手动型热熔焊机，普及半自动型热熔焊机，全自动型热熔焊机正在引进之中。 焊机工作情况直接影响焊接质量。因为现有焊机缺乏定时检测、维护，造成故障有：加热板温度分布不均匀，设定温度和实际温度不符；加热板表面材料(特氟隆或聚四氟乙烯)存在划伤现象，对焊件端面造成污染；部件可靠性差，压力控制不正确等。 提议采取符合相关标准要求全自动型热熔焊机，其特点是能够进行过程监控、统计。每一道工序及焊接参数全部需要确定，方便决定是否继续焊接；若发觉工序及焊接参数出现偏离，焊接会自动终止；全部焊接参数全部全程统计，便于追溯。因为能够固化经过验证施工工艺参数，并能依据环境温度等自然环境条件自动进行调整，多种工艺参数统计能够存放、输出，降低了人为原因对焊口影响，实现了焊接过程可反复性、可追溯性，大大减轻了质量检验工作量1。 电熔焊机分为半自动型和全自动型。半自动型已基础淘汰，全自动电熔焊机无须手动输入焊接参数，由读码器直接扫描电熔管件上条形码。不一样厂家生产焊机有不一样参数，条形码能消除参数误差，将全部焊接参数自动输入焊机，对电熔管件进行加热焊接。2.5 连接方法及焊接环境 热熔对接连接是PE燃气管道施工中关键采取连接方法之一，使用设备是热熔对接焊机。经过加热板同时加热需要焊接管材、管件两个端面，使其达成熔化温度，撤去加热板，随即快速贴合，经过焊接机具在一定压力下冷却，冷却后达成熔接目标。 电熔承插连接也是PE燃气管道施工中关键连接方法之一，使用设备是电熔焊机。经过电熔焊机对预埋在电熔管件内表面电阻丝通电后发烧，使电熔管件内表面和承插管材外表面达成合理熔化温度，升温膨胀产生焊接压力，冷却后熔为一体，达成焊接目标。 热熔连接不需要额外管件，但对管径、管材有一定要求，要求管道外径90mm或壁厚6mm，且不一样材料等级、不一样壁厚、熔体质量流动速率差大于要求值管材、管件严禁使用热熔对接。热熔焊接缺点是对接比较困难，对操作人员技术水平要求很高，且热熔焊机体积大，重量大，搬运困难，在管沟内进行热熔连接，管沟需加宽加大。 电熔连接方法对管径、管材没有严格要求，可连接不一样材料等级及不一样壁厚管材、管件。但需要额外管件，所以增加管道造价，大口径电熔管件造价相当高。电熔焊机通常为全自动型，操作人员犯错概率相对减小，焊接质量有很好确保。电熔焊机体积较小，易于搬运，可在管沟沟槽内进行焊接，无须对沟槽特殊处理，施工方便。 管道热熔或电熔连接环境温度应在-5+45范围内，风力应小于5级。所以在严寒冬季，应采取保温、防风方法，并应调整连接工艺；炎热夏季进行操作时，应采取遮阳方法。 管材、管件存放处和现场温差较大时，连接前应将管材、管件在施工现场放置一定时间，使其温度靠近施工现场温度。 11月，河南省中原工程管理在监理广东佛山市南海区怡翠馨园庭院燃气管道施工过程中发觉了问题。对于采取PE80 SDR17.6系列PE管材，对应管件也应选择对应等级，但施工单位因把关不严，错误地领用了PE100 SDR11系列热熔管件，焊接后因残余应力造成焊缝产生鼓泡、裂纹现象。查明原因后，要求切除该批热熔焊缝，全部采取电熔套筒连接，并对施工单位进行了经济处罚。2.6 焊接工艺在热熔焊接工艺参数中，和焊接直接相关参数有焊接温度、时间和压力。在焊接温度确定情况下压力和时间关系见图1。图中p1总焊接压力(表压)，MPa p2焊接要求压力(表压)，MPa p3拖动压力(表压)，MPa t1卷边达成要求高度时间，s t2焊接所需要吸热时间。s t3切换所要求时间，s t4调整压力到p1所要求时间，s t5冷却时间，min t6总焊接时间，min 对接焊接要取得质量合格焊口，必需满足基础条件是：焊接界面必需清洁、干燥；合理加热温度和加热时间；适宜外力，加剧分子变形。在加热过程中，施加水平径向拖力能平整管材端面上不平整度，但若压力过大，会造成熔料流向焊端边缘，改变焊接接头形状，严重影响焊接质量。在熔接过程中，施加水平径向外力是为了排除气孔和气体夹杂物，消除受热氧化破坏材料，赔偿材料收缩。冷却过程是在保持一定外力情况下，长时间内以缓慢速度进行焊缝材料收缩、翻边结构形成过程。2.7 焊接质量检验及注意事项 连接完成后，应对接头进行100%翻边对称性、接头对正性检验和不少于10%翻边切除检验。翻边对称性检验和接头对正性检验是外观检验最基础方法，也是比较简便和实用方法。翻边切除检验操作相对复杂，需要专业工具和熟练操作人员。现在，郑州燃气企业已经准备全方面普及翻边切除检验方法。 翻边切除检验应符合下列要求4： 翻边应是实心圆滑，根部较宽。 翻边下侧不应有杂质、小孔、扭曲和损坏。 每隔50mm进行180背弯试验，不应有开裂、裂缝，接缝处不得露出熔合线。 当抽样检验焊缝全部合格时，则此次抽样所代表该批焊缝应认为全部合格；不然应按下列要求加倍抽样检验4：除不合格焊缝需切除重焊外(不能进行修补)，每出现一道不合格焊缝，则应加倍抽检该焊工所焊同一批焊缝，按本规程进行检验。如第二次抽检仍出现不合格焊缝，则应对该焊工所焊同批全部焊缝进行检验。 2月20日，郑州市秦岭路和中原路交叉口南约200m处燃气管道发生焊缝开裂泄漏事故，长约20m路面被顶起，影响部分用户用气达6h。从开裂焊缝外观来看，内外翻边属正常范围，凸缘比较对称均匀；错边量未超标；开裂部位端面呈光滑状，绝大部分未粘连；试压结果正常。直接原因：加热温度不够；加热时间过短；焊接压力过大，以致熔融材料被过多挤出，凸缘翻出而焊缝内部却中空虚焊；焊缝未冷却到环境温度时即拆除夹具，移动接头，造成焊缝强度不足。间接原因：管道下方人防工程造成管道高程有改变，有附加应力作用于管道。该事故虽未造成严重后果，但说明热熔焊接在人员操作、机具管理、检测方法等方面还存在漏洞。所以，郑州燃气股份提出，对全部PE管焊工重新考试上岗，逐步引进全自动热熔焊机，按规范要求进行不少于10%翻边切除检验，并对相关责任人进行了处罚。2.8 非开挖施工方法在施工中应用 非开挖施工方法多年来在市政工程中得到了越来越多应用，但因其属隐蔽工程，施工过程中常常发生损坏其它地下设施事故。5月，郑州市冉屯路燃气管道施工中，在采取非开挖方法穿越冉屯东路时，将垂直方向已供气PE燃气管道损坏，造成周围3104户居民用气中止达12h。事故发生后，郑州燃气股份整理了非开挖施工单位，明确提出非开挖施工合格标准为： 桩号偏差1m，管位偏差0.5m，高程偏差0.2m；顶管过程中不应对地下管线及构筑物造成破坏；拖管过程中管腔不应进泥浆；管体不得产生严重变形，管体划伤深度不得超出壁厚10%；钢管拖管过程中不应对防腐层造成破坏；PE管示踪线不应断裂。 要求非开挖施工施工组织设计中必需有“图纸会审”部分，应包含以下内容： 管道起止点位置、管位、最大管道深度、管材、长度。 地下障碍物名称、位置、深度。 设计钻进曲线，包含最深钻点位置、深度，起始点深度，终止点深度，并应符合曲率半径要求(钢管曲率半径1500倍外径，PE管曲率半径25倍外径)。 伴随这些要求实施，多年来类似事故已逐步降低，靠近于零。3 结语 PE燃气管道系统质量直接影响城市燃气系统运行。相关从业人员要充足认识PE管道系统性能，不停总结完善质量控制体系和监督体系，全方面促进PE管材、管件在燃气工程中应用。参考文件：1 姜振世，孙东喜，徐彦丰.聚乙烯压力管道质量控制J.城市燃气，(5)：19-21.2 缪江.PE燃气管道施工质量管理和控制J.城市燃气，(12)：18-21.3 李长缨.城镇燃气聚乙烯管应用中相关问题研究J.煤气和热力，28(2)：B42-B47.4 CJJ 63，聚乙烯燃气管道工程技术规程S.